随着人类对海洋的日益关注,海洋探查与资源的开发技术主题转化为加快以海洋油、气为主的矿产资源的探测和开发。为了提高海洋资源开发利用的效率,对海洋探测的高新技术需求越来越强烈。在海洋探测技术中,探测海底热液更是带来了重大的科学研究意义和经济价值。本文的理论和仿真部分,列举研究了气泡的频率特性、尺度分布和散射截面等声学特性,通过这些声学的基本特性,建立海底热液的相关仿真模型。运用了多种有效的回波处理方法,提高了海洋热液探测模拟系统的性能。使用动态范围归一化方法,以此来补偿和消除几何损失造成的信号平均幅度的衰减。利用简化的滤波-预测-反馈修正方法对海底测深结果进行滤波,从而提高测深精度。通过改进后置图像处理的显示技术,来增强目标回波的视觉分辨力。为了验证方法的有效性,设计了模拟探测海洋热液的试验方案,进行了水池试验研究和湖上试验研究。在水池试验中,以静态方式来探测水下模拟气幕,分析水池实验数据,了解气幕的基本特性,确立了利用回波起伏强度信息探测水下气幕的可行性。调试和改进了海底热液模拟性试验硬件系统的各种性能,在湖上试验中,测试了通过改进的走航式模拟气幕方法实时探测的性能,为在大洋中利用声学回波方法探测海底热液提供了技术支持。综合本论文研究结果表明,利用回波声图、走航探测水下热液的方法和设计具有可行性。